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    2. 中美德工業互聯網路徑比較

      美國、德國的工業互聯網是兩種完全不同的發展路徑,其發展戰略在未來制造業上有著各自的深層考慮。制造業的第一陣營尚且如此未雨綢繆,中國如果還不能對種種趨勢做出及時反應,差距只會越來越大。


      過去20年,互聯網是改變社會、改變商業最重要的技術;如今,隨著5G、物聯網以及云計算和大數據、區塊鏈、人工智能技術的迅速發展,生產制造領域將開始具備收集、傳輸及處理大數據的高級能力,使制造業形成工業互聯網,帶動傳統制造業的顛覆與重構。


      美國、德國與中國各有所憑


      美國:憑借信息技術領先優勢,以互聯網吞并制造業


      長期以來,CPU、操作系統、軟件以及云計算等網絡平臺幾乎都由美國掌控霸權。近兩年來,Google開始進軍機器人領域、研發自動駕駛汽車;Amazon進入手機終端業務,開始實施無人駕駛飛機配送商品等。美國互聯網巨頭正在從“信息”領域加速進入“物理”業務領域。此外,美國通用電氣、思科、In-tel、AT&T等組成了“工業互聯網聯盟(IIC)”。


      種種跡象表明,美國未來將大力發展工業領域的智能業務,通過互聯網、大數據等新一代信息通信技術建設連接工業全要素、全產業鏈的網絡,以實現海量工業數據的實時采集,自由流轉,精準分析,從而支撐業務的科學決策,制造資源的高效配置。


      也就是,美國企業已經不滿足于企業對消費者的數字化商業領域,而是開始涉足企業對企業的商業領域。一旦美國大規模進軍工業的現實物理世界,必將對市場形成控制,其他國家的工業競爭力也將隨之大幅降低。


      德國:憑借工業4.0,用互聯網打通智能工廠


      德國一貫謀求在傳統制造業保持世界領先地位,并且計劃在適當的時候將其與新一代信息技術結合起來。如果不這樣的話,就會在互聯網時代失去與世界接軌的機會。為此,德國的“工業4.0”戰略中的智能制造處處與互聯網技術相關聯。工業4.0本質是基于“信息物理系統”實現“智能工廠”。在生產設備層面,通過嵌入不同的傳感器進行實時感知。通過寬帶網絡、數據對整個過程進行精確控制;在生產管理層面,通過互聯網技術、云計算、大數據、寬帶網絡、工業軟件、管理軟件等一系列技術構成服務互聯網,實現物理設備的信息感知、網絡通信、精確控制和遠程協作。


      工業4.0時代,每一個產品將承載其整個供應鏈和生命周期中所需的各種信息,實現追蹤溯源。每一個生產設備將由整個生產價值鏈所繼承,實現自律組織生產。智能工廠靈活決定生產過程,不同的生產設備既能夠協作生產,又可以各自快速地對外部變化做出反應。


      所以,工業4.0的技術手段是互聯網技術的深度融合,未來的制造業將建立在以工業互聯網為基礎的協同平臺之上,將更多的生產要素進一步科學地整合,互聯網技術在生產、管理、交易等環節的應用不斷深化,推動柔性生產、智能制造和服務型制造日益成為生產方式變革的重要方向。


      工業互聯網


      中國:憑借“工業互聯網”,為制造業轉型升級賦能


      可以說,德國、美國的工業互聯網是兩種完全不一樣的發展路徑。通過仔細分析德國、美國的工業互聯網發展戰略,我們不難發現德國、美國在未來制造業上有著各自的深層思考。制造業的第一陣營尚且如此未雨綢繆,中國如果還不能對種種趨勢做出及時反應,差距只會越來越大。


      工業互聯網時代,平臺型企業、網絡化組織、開放式創新、大規模定制、社會化生產等行為將更加普遍。所以,生產者與消費者的互動將更加緊密,中小企業的作用將更加突出,對市場需求的快速反應將更加重要。這些變化都要求適時、適度的制度創新和管理變革能力,這對我國相對薄弱的制度創新和管理變革能力構成現實性的挑戰。


      為此,最近幾年,工業互聯網在我國受到了空前重視。行業主管部門認為,工業互聯網對我國制造業數字化轉型升級,實現制造業高質量發展以及提升國際競爭力具有戰略意義,要從制造業大國向制造業強國轉變,須抓住這次工業互聯網平臺的發展機會。網絡、平臺及安全構成了中國工業互聯網三大體系,網絡是基礎,平臺是核心,安全是保障。


      以往的思路認為,要想擺脫傳統制造業的低附加值境地,就必須向“微笑曲線”的研發和服務這兩端延伸,通過高新技術實現產業升級和發展制造業周邊服務業是必經之路。從產業層面來看,“研究與設計”環節意味著發展高新技術產業,“營銷與服務”環節則是要提高制造業周邊服務業的比重。


      但是,這一過程會遇到諸多挑戰,既不能實質性地走出微笑曲線的底部,也不能短期內走出微笑曲線的底部。但是,工業互聯網時代已經到來。因為,制造業傳統意義上的價值創造和分配模式正在發生轉變,借助跨國界的互聯網平臺,企業、客戶及利益相關方紛紛參與到價值創造、價值傳遞及價值實現等生產制造的各個環節。


      這樣一來,工業互聯網將對制造業“微笑曲線”這個價值鏈進行一次顛覆性的重塑。個性化定制把前端的研發設計交給了用戶;用戶直接向企業下達訂單,也弱化了后端的銷售,從而拉平微笑曲線,并重新結合成價值環。


      從三個“CM”入手


      幾十年來,隨著各種產品的豐富,制造業生產結構也變得更為復雜和精細。生產線和生產設備內部的信息流量,以及管理工作的信息量劇增,自動化系統在信息處理能力、效率和規模上都已經難以滿足制造業的需求。工業互聯網將在一定程度上解決這些難題。當工業互聯網這一新的業態開始進入制造業領域時,一個全新的挑戰也隨之而來,那就是讓制造業由機械化、電氣化、數字化,轉向網絡化和智能制造的挑戰。


      當然,國家戰略有了,給產業界未來指明的方向也有了。隨之,未來幾年必然會有大規模政策扶持。但是技術的方向研究,尤其是在工業互聯網的理論創新和產業研究方面還不夠。筆者認為,行業和企業發力工業互聯網要從三個“CM”入手。


      制造業


      第一個CM(Concurrent Manufac-turing,并行制造),指的是制造業的各個工藝流程都將并行化、透明化、扁平化,實現真正意義上的智能制造。并行化的智能制造過程將通過利用網絡世界海量的數據和信息資源,突破物理世界資源有限的約束。這樣一來,可以一邊設計研發,一邊采購原材料零部件,一邊組織生產制造,一邊開展市場營銷,從而降低運營成本,提升生產效率,縮短產品生產周期,也減少能源使用。


      第二個CM(Cloud Manufacturing,云制造),簡單地說是一種基于泛在網絡,實現互聯化、服務化、個性化的一種制造新模式和新手段,將線下的資源(零部件、生產車間、生產設備、資本以及工人等)整合到線上,吸引價值鏈上下游的不同企業廣泛參與到設計、生產、服務等環節中來,實現各種資源的共享與互補。


      而C2M(Customer-to-Manufacto-ry,顧客對工廠)是圍繞消費者的一種商業模式,以消費者為中心,憑借提供自己的標準化模塊供消費者選擇性地組合,是一種“拉動式”的供應鏈體系,借工業互聯網平臺,形成對全球行業鏈的帶動引領能力,然后通過智能制造實現多品種定制化的快速生產。


      三駕馬車:5G、人工智能與區塊鏈


      總之,工業互聯網時代,互聯網技術將全面嵌入到工業體系之中,將打破傳統的生產流程、生產模式和管理方式。工業互聯網的生產制造過程與業務管理系統的深度集成,將實現對生產要素的高度靈活配置,實現大規模定制生產。從而,將有力推動傳統制造業加快轉型升級的步伐。那么,工業互聯網憑借什么力量去改變制造業思維,去給制造業帶來更多的靈活性和想象空間,去顛覆制造業的游戲規則呢?


      近幾年,全球有三大科技領域越來越熱:一個是人工智能,一個是5G,還有一個是區塊鏈。三者都是能夠改變時代、改變社會、改變經濟的顛覆性技術。目前,我國已經發放了四張5G牌照,5G產業處在爆發前夜的階段;人工智能方面,業界普遍認為,工業4.0是繼蒸汽技術革命、電力技術革命、計算機及信息技術革命之后的新一輪科技革命和產業變革,而人工智能是工業4.0的重要推動技術;區塊鏈方面,很多人甚至認為其將改變數據存儲方式,重塑互聯網和物聯網。5G、人工智能與區塊鏈亦是工業互聯網的“三駕馬車”。


      5G


      5G作為下一代移動通信網絡,它不僅可以帶來大眾良好的移動互聯網體驗,還將成為智能制造、無人駕駛汽車等各個領域的技術支撐。因此,5G被視為工業互聯網的“基礎設施”。5G可以與3D工業相機、超高清視頻、傳感器、控制系統等技術相結合,幫助工業企業實現對設備的遠程操作、基于增強現實的人機協同、生產過程實時監測等,將進一步提升生產效率、改善員工的工作條件。


      眾所周知,WiFi穩定性較差、安全性能不強。隨著5G時代的到來,5G專網(5G局域網)大有大規模取代工廠內WiFi的趨勢。歐美一些國家的工業制造業企業無須跟隨網絡運營商的5G建設節奏,可利用政府為企業預留的5G頻率率先在企業內部建設5G局域網,解決穩定性問題。與此同時,企業使用的5G頻率是本地5G頻率,而不是網絡運營商的授權頻率,不受網絡運營商的影響,可獨立進行5G應用,使得專用網絡與公用網絡物理隔離,提供完整的數據安全性。


      人工智能


      經過60多年的演進,特別是在移動互聯網、大數據、超級計算、傳感網、腦科學等新理論新技術以及經濟社會發展強烈需求的共同驅動下,人工智能加速發展,呈現出深度學習、跨界融合、人機協同、群智開放、自主操控等新特征。大數據驅動知識學習、跨媒體協同處理、人機協同增強智能、群體集成智能、自主智能系統成為人工智能的發展重點,受腦科學研究成果啟發的類腦智能蓄勢待發,芯片化硬件化平臺化趨勢更加明顯,人工智能發展進入新階段。


      工業互聯網平臺的核心是基于人工智能技術,集成了工業數據分析與建模能力。大數據智能是開啟工業大數據應用價值的鑰匙,機器學習、深度學習和監督學習是決定大數據應用價值高低的主要因素。利用這些新一代人工智能技術,基于工業流程,行業知識、經驗及生產工藝等構建的數字化模型之后,將工業大數據輸入模型,就可以基于數字化模型的計算,實現對制造業全生命周期的描述、分析、預測、決策,以指導現實工廠各項工作的精準執行。


      智能工廠


      區塊鏈


      區塊鏈基于共享賬本、智能合約、機器共識、權限隱私等技術特征,應用在工業互聯網中,有望提升工業制造各環節生產要素的智能配置能力,加強產業鏈上下游的網絡協同。例如,工業1.0和工業2.0時代,主要是由管理人員管理員工組織生產,工業3.0時代由管理人員管理自動化設備進行生產調度,而工業4.0時代將通過智能合約基于某種規則或協議實現人機協同。再比如,統一管理工業互聯網標識是一個難題?;蛟S應該換個標識統一管理的思維角度——用區塊鏈共享賬本機制來實現統一管理。標識需要的不是解析,而是記錄,記錄在行業區塊鏈上。


      區塊鏈技術在過去兩年被廣泛關注,但一直遲遲不能規?;逃?,最大瓶頸是區塊鏈技術一直以來都是應用于線上的數字貨幣等信息世界,但要大規模商用就必須得解決線下的物理世界如何上鏈的難題。區塊鏈能夠完美地幫助工業互聯網連接物理世界和虛擬世界,為“智能化”提供基礎保障;工業作為國民經濟的主體,隨著工業互聯網時代的提前到來,亦能夠讓區塊鏈盡早實現大規模商用。


      供給側、應用側及政府三方攜手


      綜上所述,戰略層面上,工業互聯網受到了中美德前三大制造業國家的高度重視;模式層面上,并行制造、云制造與消費者為中心等三個“CM”將是工業互聯網的主攻方向;技術層面,5G、人工智能與區塊鏈三駕馬車讓工業互聯網快速落地成為可能。于是,在國家戰略布局下,尤其是部分省市高額補貼的政策大力支持下,我國制造業企業、工業軟件服務商、工業設備供應商及互聯網公司紛紛布局工業互聯網平臺。據統計,近兩年來,我國工業互聯網平臺數量實現了高速發展,國內工業互聯網平臺數量竟出現三四百個,超過了國外工業互聯網平臺數量的總和。


      然而,從供給側角度看,我國工業互聯網平臺的數字化模型與國外工業互聯網平臺相比有較大差距,亟待不斷提升大量設備的接入能力,豐富各種數字化模型,以實現工業大數據的采集存儲與挖掘分析。如何用好工業互聯網三駕馬車,有待平臺企業進一步升級和強化。


      從應用側角度看,企業用戶對應用工業互聯網平臺,上傳數據、企業上云的安全性仍有警惕,對人工智能、區塊鏈等新技術仍持保守謹慎態度。如何讓眾多制造業企業接受工業互聯網,有待從三個“CM”入手進一步科普和推廣。


      所以,從政府角度看,應該重新梳理思路,抓重點應用場景。圍繞宏觀的產業角度,開展政策建議和評估,斬落戰略制定以及規劃落地,應用示范以及復制推廣,規范、約束和引導工業互聯網平臺以及工業APP健康發展等研究,很多事可以做,而不是從微觀層面搞技術,自己搭建平臺。唯有引導工業互聯網真正落地,讓工業互聯網平臺成熟度不斷提升,才能使廣大中小企業用戶提質增效,才能實現產業轉型升級和高質量發展。


      萬事俱備,尚需理清思路;如何推進,亟待三方攜手。

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